Обслуживание ванн в период после пуска

Основная задача технолога в период после пуска – вывод электролизера на нормальный технологический режим. Для этого необходимо достигнуть устойчивого температурного состояния ванны, упорядочить электрические параметры, а также сформировать правильную форму рабочего пространства, т.е. форму бортовых настылей и гарнисажей.

Продолжительность пускового периода на современном мощном электролизёре на 300 кА составляет 5-6 суток. Послепусковой период продолжается три месяца и определяется временем интенсивной пропитки угольных блоков натрием и фтористыми соединениями, формированием настылей и гарнисажей, выводом всех технологических параметров на целевые значения.

Так как в период обжига и пуска степень прогрева элементов конструкции ванны ещё недостаточна, то после пуска стабилизация температурного режима завершается. Это обеспечивается поддержанием на ванне повышенного напряжения, а в случае необходимости большей частотой анодных эффектов. В последующем более высокое количество анодных эффектов на пусковом электролизере используется для выравнивания подошвы анодов, снятия угольной пены, а также для корректировки электролита фтористым натрием. Иногда для этого в пусковом корпусе поддерживают повышенную токовую нагрузку.

Как уже указывалось ранее, на электролизерах большой мощности в результате взаимодействия магнитного поля с горизонтальными составляющими тока в металле возникают силы, вызывающие перекос и циркуляцию металла. Эти силы особенно велики в период после пуска электролизеров, когда отсутствуют гарнисажи и бортовые настыли правильной формы. В то же время рабочая поверхность анодов, особенно самообжигающихся, не сразу принимает форму, параллельную зеркалу металла.

Все это приводит к образованию значительных горизонтальных токов в металле и к МГД-неустойчивости. Чтобы избежать возможного «подмыкания» подошвы анодов на металл, в период после пуска поддерживают повышенное междуполюсное расстояние. Рабочее напряжение на пусковом электролизере снижают постепенно, по особому графику за 3-5 суток, постоянно контролируя ход электролизера и не допуская его «поджатия».

В качестве примера приведём типичный график снижения напряжения на пусковых электролизерах с обожженными анодами:

Снижение рабочего напряжения на пусковом электролизере производится за счет уменьшения междуполюсного расстояния, как путем опускания анода, так и увеличения уровня металла в шахте. В последнем случае ковшами заливается жидкий алюминий или загружается в холодном виде (если требуется охладить ванну). Кроме того, уровень металла возрастает по мере его «выдавливания» в результате роста бортовых настылей.

К операциям после пуска ванн относится корректировка состава электролита. Криолитовое отношение электролита на пусковом электролизере необходимо поддерживать повышенным, порядка 2,6–2,8. Суммарное содержание солей кальция и магния должно быть в пределах 6-8%. Более щелочной электролит обладает свойствами, которые важны в пусковой и послепусковой периоды: он обладает меньшей летучестью и повышенной тугоплавкостью. Важным фактором является избыток NaF в щелочном электролите, который можно считать резервом этой соли в условиях усиленной пропитки натрием угольной футеровки.

Угольные частицы и пена легче отделяются от более щелочного электролита. При этом подача небольших порций свежего криолита способствует выделению пены. Это позволяет успешнее снижать электрическое сопротивление электролита и выдерживать график уменьшения напряжения на ванне. Уменьшается опасность «зажатия» МПР, что возможно при попытке снизить напряжение на ванне с науглероженным электролитом.

Если применяется щелочной электролит, то в условиях высокой температуры и частых анодных эффектов потери фтора будут существенно ниже, так как содержание наиболее летучей составляющей - фтористого алюминия - ниже, чем в кислом электролите. Кроме того, из щелочных электролитов формируются более тугоплавкие настыли, менее подверженные влиянию температурного режима электролизера.

Тем не менее, состав электролита после пуска неустойчив и постоянно изменяется в сторону снижения содержания фтористого натрия, т.е. становится более кислым. Это объясняется тем, что новая угольная футеровка предпочтительнее впитывает фтористый натрий, а фтористый алюминий интенсивно улетучивается. Поэтому в период после пуска требуется периодически корректировать состав электролита фтористым натрием. Возможна замена фтористого натрия на соду, которая при взаимодействии с криолитом образует NaF, глинозем и СО₂:

2 Na₃AlF₆ + 3 Na₂CО₃ = 12 NaF + Al₂О₃ + 3 СО_2.

Корректировку фтористым натрием производят при анодном эффекте, насыпая тонкий слой NaF на открытую поверхность электролита. В исключительных случаях, когда происходит задержка анодного эффекта, фтористый натрий загружают слоем на горячую корку электролита и закрывают сверху слоем глинозема или криолита. Всё это объясняется тем обстоятельством, что соль NaF тугоплавкая и растворяется в электролите при повышенной температуре. Корректировку содой ведут при отсутствии анодного эффекта.

При необоснованно быстром снижении рабочего напряжения на пусковом электролизере возможен «холодный ход» ванны, что является технологическим нарушением. В этом случае в осадок выпадает щелочная составляющая электролита, а на подине образуются подовые настыли. Электролит становится кислым, в нем хуже растворяется глинозем и часть его также выпадает в осадок. Для вывода электролизера на нормальный режим повышают рабочее напряжение, прогревают электролизер на вспышках и утепляют корку слоем глинозема.

Контроль уровня электролита и металла производят каждую смену; в течение 10-15 суток электролит ежедневно контролируется на криолитовое отношение и содержание добавок. Загрузку глинозема (БТ, ВТ) и укрытие анодного массива (OA) постепенно увеличивают до нормальной величины, напряжение снижают также до нормального значения. На ванне образуется прочная криолитоглиноземная корка.

На электролизерах с самообжигающимися анодами при каждой обработке оплескивают боковую поверхность анодов расплавленным электролитом для защиты от окисления и предотвращения образования «шеек». К этому времени электролизеры должны быть полностью укомплектованы секциями газосборного колокола и ванна подключена к системе отсоса газа.

На электролизерах с предварительно обожженными анодами замена анодов начинается через сутки после пуска. При намерзании электролита в пространстве между анодами и затруднении замены анодов допускается их переборка, начиная с крайнего анода. При достижении рабочего напряжения 5,0 В подключают АПГ, после стабилизации температурного режима (примерно на пятые сутки) устанавливаются анодные укрытия.

В пусковой период ведется пусковая ведомость, в которой фиксируются основные операции при пуске и параметры работы электролизера. Те участки, где создание настылей задерживается, прокладывают оборотным электролитом, что позволяет ускорить образование настылей.

Загрузка в пусковой период большого количества сырья, значительный расход технологического инструмента и др. приводят к загрязнению алюминия примесями, преимущественно кремнием и железом. Для ускорения вывода ванн на получение металла высших сортов практикуется их «промывка», которая заключается в возможно более полной выливке алюминия, полученного в первые дни работы после пуска, и заливке металла высокого сорта. Эта операция успешно применяется для электролизеров малой и средней мощности. Для мощных электролизеров (255 кА и более) такая операция сопряжена с риском дестабилизации МГД- процессов и применима в ограниченных рамках.

Глава 5